TWI547993B - A semiconductor device manufacturing method, a substrate processing method, and a substrate processing apparatus - Google Patents

A semiconductor device manufacturing method, a substrate processing method, and a substrate processing apparatus Download PDF

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TWI547993B
TWI547993B TW102128460A TW102128460A TWI547993B TW I547993 B TWI547993 B TW I547993B TW 102128460 A TW102128460 A TW 102128460A TW 102128460 A TW102128460 A TW 102128460A TW I547993 B TWI547993 B TW I547993B
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Description

半導體裝置的製造方法、基板處理方法及基板處理裝置
本發明是有關處理半導體晶圓之半導體裝置的製造方法，基板處理方法及基板處理裝置。
有關基板處理裝置的技術，作為將收容複數的基板的收容容器收容於基板處理裝置本體內者，有縱型熱處理裝置為人所知。在此縱型熱處理裝置中，基板通常是在複數片收容於收容容器的狀態下搬送至裝置內，在1次的製程處理同時處理數十~數百片的基板(例如專利文獻1)。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2009-117534號公報
例如，450mm晶圓對應的縱型熱處理裝置的處理片數是與300mm晶圓對應的縱型熱處理裝置的處理片數相同。然而，晶圓(基板)例如從300mm往450mm的大口徑化，收容容器或反應爐等各構件的大小也會分別大型化，結果裝置全體大型化，在與300mm晶圓對應的縱型熱處理裝置同等的處理製程中，晶圓的處理費時，處理能力降低。
本發明的目的是在於提供一種可抑制隨著基板的大口徑化而處理能力降低之半導體裝置的製造方法，基板處理方法及基板處理裝置。
若根據本發明之一形態，則提供一種使用基板處理裝置之半導體裝置的製造方法，該基板處理裝置係具備：處理基板的處理室，及調整處理氣體原料的供給流量之流量控制裝置，及計測壓力的壓力檢測器，及調整前述處理室內壓力的壓力調整器，及至少連接至前述壓力檢測器、前述壓力調整器及前述流量控制裝置，按照藉由前述壓力檢測器所檢測出的壓力值來控制前述壓力調整器及前述流量控制裝置的控制部，其特徵係具有：經由流量控制裝置來對前述處理室內的基板供給至少第1處理氣體之工程；供給前述第1處理氣體的工程後，供給淨化前述處理 室內的淨化氣體之第1淨化工程；前述第1淨化工程後，至少供給第2處理氣體之工程；及供給前述第2處理氣體的工程後，供給淨化前述處理室內的淨化氣體之第2淨化工程。
又，若根據本發明的其他的一形態，則提供一種使用基板處理裝置之基板處理方法，該基板處理裝置係具備：處理基板的處理室，及調整處理氣體原料的供給流量之流量控制裝置，及計測壓力的壓力檢測器，及調整前述處理室內壓力的壓力調整器，及至少連接至前述壓力檢測器、前述壓力調整器及前述流量控制裝置，按照藉由前述壓力檢測器所檢測出的壓力值來控制前述壓力調整器及前述流量控制裝置的控制部，其特徵係具有：經由流量控制裝置來對前述處理室內的基板供給至少第1處理氣體之工程；供給前述第1處理氣體的工程後，供給淨化前述處理室內的淨化氣體之第1淨化工程；前述第1淨化工程後，至少供給第2處理氣體之工程；及供給前述第2處理氣體的工程後，供給淨化前述處理室內的淨化氣體之第2淨化工程。
又，若根據本發明的其他的一形態，則提供一種基板處理裝置，係具有： 處理室，其係處理基板；氣體供給源，其係對前述處理室內供給處理氣體；氣體供給部，其係具備可改變自前述氣體供給源供給的氣體的流量之氣體流量控制裝置；排氣管，其係將自前述氣體供給部供給至前述處理室內的氣體予以排氣；壓力檢測器，其係設於前述處理室與前述排氣管之間，測定壓力；壓力調整器，其係調整前述處理室內的壓力；及控制部，其係至少連接至前述氣體流量控制裝置及前述壓力檢測器以及前述壓力調整器，按照前述壓力檢測器的測定值來控制前述氣體流量控制裝置及前述壓力調整器。
若根據本發明，則可提供一種能夠抑制隨著基板的大口徑化而處理能力降低之半導體裝置的製造方法，基板處理方法及基板處理裝置。
100‧‧‧基板處理裝置
105‧‧‧晶盒架
110‧‧‧晶盒
111‧‧‧框體
114‧‧‧裝載埠
118‧‧‧晶盒搬送裝置
125‧‧‧晶圓移載機構
125c‧‧‧晶圓夾
177、178、179‧‧‧閥
180‧‧‧第1氣體供給源
181‧‧‧第2氣體供給源
182‧‧‧第3氣體供給源
183、184、185‧‧‧MFC
200‧‧‧晶圓
201‧‧‧處理室
202‧‧‧處理爐
205‧‧‧外管
206‧‧‧加熱器
209‧‧‧岐管
217‧‧‧晶舟
216‧‧‧晶舟隔熱部
238‧‧‧溫度控制部
235‧‧‧氣體流量控制部
231‧‧‧氣體排氣管
236‧‧‧壓力控制部
219‧‧‧密封蓋
237‧‧‧驅動控制部
239‧‧‧主控制部
240‧‧‧控制器
242‧‧‧APC閥
244‧‧‧滾珠螺桿
248‧‧‧昇降馬達
249‧‧‧昇降台
250‧‧‧昇降軸
254‧‧‧旋轉機構
255‧‧‧旋轉軸
264‧‧‧引導軸
265‧‧‧波紋管
252‧‧‧昇降基板
253‧‧‧驅動部罩
256‧‧‧驅動部收納箱
257‧‧‧冷卻機構
258‧‧‧電力供給電纜
259‧‧‧冷卻流路
260‧‧‧冷卻水配管
圖1是適用在本發明的基板處理裝置的斜透視圖。
圖2是表示本發明所適用的基板處理裝置的透視側面圖。
圖3是本發明所適用的基板處理裝置的處理爐及處理爐周邊的概略構成圖。
圖4是針對適用在本發明的基板處理裝置的處理爐內的壓力變化來比較設定值與測定值的圖表。
圖5是簡易地表示適用在本發明的基板處理裝置的周邊構成的圖面。
圖6是顯示有關隨適用在本發明的基板處理裝置的處理爐內的時間變化之壓力變化的圖表。
圖7是表示適用在本發明的第2實施形態的基板處理裝置的一例概略圖。
圖8是簡易地表示適用在本發明的第2實施形態的基板處理裝置的周邊構成的圖面。
圖9是針對適用在本發明的第2實施形態的基板處理裝置的處理爐內的壓力變化來比較設定值與測定值的圖表。
<發明者等所取得的知見>
經發明者等深入研究的結果，既定次數重複：對處理室內的基板供給第1原料氣體的工程，及在停止第1原料氣體供給的狀態下藉由排氣路線來將殘留於處理室內的第1原料氣體排氣的工程，及對處理室內的基板供給第2原料氣體的工程，及在停止第2原料氣體供給的狀態下藉由 排氣路線來將殘留於處理室內的第2原料氣體排氣的工程，而進行在基板上形成薄膜的處理之基板處理方法中，以處理能力提升為目的，需要藉由原料氣體的供給或排氣來迅速地將處理室內調整成既定的壓力，但若處理對象的基板大口徑化，則處理室內的容積會增大，所以供給的氣體流量也會增加，因此若所欲利用控制氣體供給的流量的質量控制器(MFC)來使處理室內的壓力形成一定，一旦流量調整的時機延遲，則會發生過衝(overshoot)，時機過早，則會有容易發生下衝(undershoot)的課題。
本發明是根據本發明者等所發現的上述見解。
<第1實施形態>
其次，根據圖面來說明本發明的實施形態。
在適用本發明的實施形態中，基板處理裝置是構成實施半導體裝置(IC)的製造方法的處理裝置之半導體製造裝置作為一例。另外，在以下的說明中是敘述有關適用對基板進行氧化、擴散處理等的縱型的裝置(以下簡稱為處理裝置)作為基板處理裝置的情況。圖1是表示適用本發明的基板處理裝置的立體圖。並且，圖2是圖1所示的基板處理裝置的側面透視圖。
如圖1及2所示般，使用HOOP(以下稱晶盒)110的基板處理裝置100是具備作為基板處理裝置本體使用的框體111，該晶盒110是收容由矽等所構成的複 數的晶圓(基板)200，作為收容容器使用。
在框體111的正面壁111a的正面前方部開設有作為開口部的正面維修口103，其係設成可維修，分別設有開閉此正面維修口103的正面維修門104。在框體111的正面壁111a以能夠連通框體111的內外之方式開設有晶盒搬入搬出口112，晶盒搬入搬出口112可藉由前遮擋板(front shutter)113來開閉。在晶盒搬入搬出口112的正面前方側設置有作為搬入搬出部使用的裝載埠114，裝載埠114是構成可載置晶盒110而對位。晶盒110是在裝載埠114上藉由工程內搬送裝置(未圖示)來搬入，且可從裝載埠114上搬出。
在框體111內的前後方向的大略中央部的上部設置有晶盒架(收容架)105。晶盒架105是具備：垂直立設的支持部116，及對於支持部116例如在上中下段的各位置分別可獨立移動於垂直方向而保持之複數段的載置部117，晶盒架105是構成可在複數段的載置部117分別載置複數個晶盒110的狀態下保持。亦即，晶盒架105是例如將2個的晶盒110朝同一方向來配置於一直線上而於垂直方向複數段收容複數個的晶盒110。
在框體111內的裝載埠114與晶盒架105之間設置有晶盒搬送裝置(收容容器搬送機構)118。晶盒搬送裝置118是以晶盒升降機118a及晶盒搬送部118b所構成，該晶盒升降機118a是作為可保持晶盒110來昇降於垂直方向的軸部，該晶盒搬送部118b是作為載置晶盒 110來搬送於水平方向的搬送部，晶盒搬送裝置118是藉由晶盒升降機118a及晶盒搬送部118b的連續動作，構成可在與裝載埠114，晶盒架105，晶盒開啟器121之間搬送晶盒110。
在框體111內的前後方向的大略中央部的下部，副框體119會被構築於後端。在副框體119的正面壁119a，用以對副框體119內搬入搬出晶圓200的晶圓搬入搬出口120會排列成一對例如在垂直方向上下二段開設，且在上下段的晶圓搬入搬出口120分別設置有一對的晶盒開啟器121。晶盒開啟器121是具備：載置晶盒110的載置台122，及將作為密閉構件使用的晶盒110的蓋予以裝卸的蓋裝卸機構123。晶盒開啟器121是藉由蓋裝卸機構123來裝卸被載置於載置台122的晶盒110的蓋，藉此構成可開閉晶盒110的晶圓出入口。
副框體119是構成自晶盒搬送裝置118或晶盒架105的設置空間隔絕流體的移載室124。在移載室124的前側領域設有晶圓移載機構125，晶圓移載機構125是以可將晶圓200旋轉乃至直動於水平方向的晶圓移載裝置125a及用以使晶圓移載裝置125a昇降的晶圓移載裝置升降機125b。如在圖1模式性地表示般，晶圓移載裝置升降機125b是配置在耐壓框體111右側端部與副框體119的移載室124前方領域右端部之間。構成可藉由該等晶圓移載裝置升降機125b及晶圓移載裝置125a的連續動作，以晶圓移載裝置125a的晶圓夾(基板保持體) 125c作為晶圓200的載置部，對於晶舟(基板保持具)217裝填(charging)及脫裝(discharging)晶圓200。
在移載室124的後側領域是構成有收容晶舟217而使待機的待機部126。待機部126的上方是設有作為處理室使用的處理爐202。處理爐202的下端部是構成可藉由爐口遮擋板147來開閉。並且，雖未圖示，但亦可依晶圓處理條件等而想要降低氧濃度時等因應所需以能夠包圍處理爐202的正下面的待機部126之方式設置預備室(裝載鎖定室)，預先降低氧濃度，或進行被基板處理的晶圓的冷卻等。
如在圖1模式性地表示般，在耐壓框體111右側端部與副框體119的待機部126右端部之間設置有用以使晶舟217昇降的晶舟升降機115。在作為連結至晶舟升降機115的昇降台的連結具之懸臂128是水平地安裝有作為蓋體的密封蓋219，密封蓋219是垂直地支持晶舟217，構成可閉塞處理爐202的下端部。晶舟217是具備複數個的保持構件，使複數片(例如25~200片程度)的晶圓200其中心一致排列於垂直方向的狀態下，分別保持於水平。
如在圖1模式性地表示般，在移載室124的晶圓移載裝置升降機125b側及與晶舟升降機115側相反側的左側端部是設置有以供給風扇及防塵過濾器所構成的淨化單元134，而使能供給清淨化後的環境或惰性氣體的淨化空氣133，且在晶圓移載裝置125a與淨化單元134 之間雖未圖示，但實際設置有作為使晶圓的圓周方向的位置整合的基板整合裝置之槽口對準裝置。從淨化單元134吹出的淨化空氣133是在流通至槽口對準裝置135及晶圓移載裝置125a以及位於待機部126的晶舟217之後，藉由未圖示的管路來吸入，而排出至框體111的外部，或循環至淨化單元134的吸入側的一次側(供給側)，再度藉由淨化單元134來吹出至移載室124內。
其次，說明有關基板處理裝置100的動作。
另外，在以下的說明中，構成基板處理裝置100的各部的動作是藉由控制器240來控制。
圖3是前述基板處理裝置100的處理爐202及處理爐202周邊的概略構成圖，顯示縱剖面圖。
控制器240是溫度控制部238、氣體流量控制部235、壓力控制部236、驅動控制部237亦構成操作部、輸出入部，電性連接至控制基板處理裝置100全體的主控制部239。該等氣體流量控制部235、壓力控制部236、驅動控制部237、溫度控制部238、主控制部239是作為控制器240構成。例如控制器240是經由驅動控制部241來控制晶盒搬送裝置118、晶盒架105、晶圓移載機構125、晶舟升降機115等。
如圖1及圖2所示般，一旦晶盒110被供給至裝載埠114，則晶盒搬入搬出口112會藉由前遮擋板113而被開放，裝載埠114上的晶盒110是藉由晶盒搬送裝置118來從晶盒搬入搬出口112搬入至框體111的內 部。被搬入的晶盒110是藉由晶盒搬送裝置118來自動地搬送而交接至晶盒架105所指定的載置部117，暫時性地保管後從晶盒架105搬送至一方的晶盒開啟器121而移載至載置台122，或直接搬送至晶盒開啟器121而移載至載置台122。此時，晶盒開啟器121的晶圓搬入搬出口120是藉由蓋裝卸機構123所關閉，在移載室124流通充滿淨化空氣133。例如，在移載室124充滿氮氣體作為淨化空氣133，藉此設定氧濃度20ppm以下，遠低於框體111的內部(大氣環境)的氧濃度。
被載置於載置台122的晶盒110是其開口側端面會推壓至副框體119的正面壁119a的晶圓搬入搬出口120的開口緣邊部，且其蓋會藉由蓋裝卸機構123來安裝，開放晶圓出入口。一旦晶盒110藉由晶盒開啟器121來開放，則晶圓200會從晶盒110藉由晶圓移載裝置125a的晶圓夾125c來經由晶圓出入口拾取，在未圖示的槽口對準裝置135整合晶圓之後，往位於移載室124的後方之待機部126搬入，裝填於晶舟217。將晶圓200交接至晶舟217的晶圓移載裝置125a會回到晶盒110，把其次的晶圓200裝填於晶舟217。
在此一方(上段或下段)的晶盒開啟器121之利用晶圓移載機構125往晶舟217的晶圓裝填作業中，另一方(下段或上段)的晶盒開啟器121是從晶盒架105藉由晶盒搬送裝置118來搬送移載別的晶盒110，同時進行晶盒開啟器121之晶盒110的開放作業。
一旦預先被指定的片數的晶圓200裝填於晶舟217，則藉由爐口遮擋板147來遮閉的處理爐202的下端部會藉由爐口遮擋板147來開放。接著，保持晶圓200群的晶舟217是密封蓋219會藉由晶舟升降機115來上昇，藉此往處理爐202內搬入(裝載)。
裝載後是在處理爐202對晶圓200實施任意的處理。
處理後是除了在未圖示的槽口對準裝置135之晶圓的整合工程以外，以大概上述相反的程序，將晶圓200及晶盒110釋出至框體的外部。
其次，說明有關前述基板處理裝置100的處理爐202及處理爐202周邊的構成。
如圖3所示般，處理爐202是具有作為加熱機構的加熱器206。加熱器206是圓筒形狀，由加熱器素線及設於其周圍的隔熱構件所構成，被未圖示的保持體所支撐，藉此垂直安裝。
在加熱器206的內側，與加熱器206同心圓狀地配設有作為反應管的外管205。外管205是由石英(SiO2)或碳化矽(SiC)等的耐熱材料所構成，形成上端閉塞下端開口的圓筒形狀。在外管205的內側的筒中空部是形成處理室201，構成可藉由前述晶舟217以水平姿勢在垂直方向多段排列的狀態下收容作為基板的晶圓200。
在外管205的下方，與外管205同心圓狀地 配設有岐管(manifold)209。岐管209是例如由不鏽鋼等所構成，形成上端及下端開口的圓筒形狀。此岐管209是設成支撐外管205。另外，在岐管209與外管205之間是設有作為密封構件的O型環309。此岐管209是藉由未圖示的保持體所支撐，藉此外管205是成為垂直安裝的狀態。如此藉由外管205及岐管209來形成反應容器。
在岐管209設有氣體排氣管231，且以氣體供給管(氣體供給噴嘴)232能夠貫通的方式設置。氣體供給管232是在處理爐202的內壁與晶圓200之間的圓弧狀的空間，設成由處理爐202的內壁下部沿著上部，朝晶圓200的裝載方向上方上升，且在上游側例如分成3個，經由閥177、178、179及作為氣體流量控制裝置的MFC183、184、185來分別連接至第1氣體供給源180，第2氣體供給源181，第3氣體供給源182。在MFC183、184、185及閥177、178、179是電性連接氣體流量控制部235，構成在所望的時機控制所供給的氣體的流量能夠成為所望的流量。
另外，在本實施形態中，如上述般，氣體供給管232是以在上游側分成3個的形狀說明，但並非限於此，亦可按每個氣體供給源個別設置，且亦可使長度不同的氣體供給管分別配合基板處理的保持領域而設，或將該等組合。而且設在氣體供給管的氣體供給用的氣體供給孔是亦可與晶圓的裝載間隔同一間隔設置氣體供給孔之類的多孔噴嘴，或設置用以使氣體供給形成均一的緩衝室。
在氣體排氣管231的下游側是經由作為壓力檢測器的壓力計(壓力感測器)及作為壓力調整器的APC閥242來連接真空泵等的真空排氣裝置246。在壓力計及APC閥242是電性連接壓力控制部236，壓力控制部236是根據藉由壓力計所檢測出的壓力值來調節APC閥242的開度，藉此構成可在所望的時機控制處理室201內的壓力成為所望的壓力。
在岐管209的下方是設有前述密封蓋219，作為用以氣密地閉塞岐管209的下端開口之爐口蓋體。密封蓋219是例如以不鏽鋼等的金屬作為材料來形成圓盤狀。在密封蓋219的上面設有作為與岐管209的下端抵接的密封構件之O型環301。在密封蓋219是設有旋轉機構254。旋轉機構254的旋轉軸255是貫通密封蓋219來連接至前述晶舟217，構成藉由晶舟217旋轉來使晶圓200旋轉。密封蓋219是構成藉由設於處理爐202的外側之作為昇降機構的後述昇降馬達248來昇降於垂直方向，藉此可對處理室201搬入搬出晶舟217。在旋轉機構254及昇降馬達248是電性連接驅動控制部237，構成可在所望的時機控制進行所望的動作。
在加熱器206附近是設有作為檢測出處理室201內的溫度的溫度檢測體之溫度感測器(未圖示)。在加熱器206及溫度感測器是電性連接溫度控制部238，根據藉由溫度感測器所檢測出的溫度資訊來調節往加熱器206的通電情況，藉此構成可在所望的時機控制處理室 201內的溫度成為所望的溫度分布。
在此處理爐202的構成中，第1處理氣體是從第1氣體供給源180供給，在MFC183調節其流量之後經由閥177來藉由氣體供給管232供給至處理室201內。又，第2處理氣體是從第2氣體供給源181供給，在MFC184調節其流量之後經由閥178來藉由氣體供給管232供給至處理室201內。第3處理氣體是從第3氣體供給源182供給，在MFC185調節其流量之後經由閥179來藉由氣體供給管232供給至處理室201內。並且，處理室201內的氣體是藉由被連接至氣體排氣管231之作為真空排氣裝置246的真空泵來從處理室201排氣。
在前述副框體119的外面設有下基板245。在下基板245是設有與昇降台249嵌合的引導軸264及與昇降台249螺合的滾珠螺桿244。在下基板245所立設的引導軸264及滾珠螺桿244的上端設有上基板247。
滾珠螺桿244是藉由設在上基板247的昇降馬達248來旋轉。藉由滾珠螺桿244旋轉，昇降台249構成可昇降。
在昇降台249是垂設有中空的昇降軸250，昇降台249與昇降軸250的連結部是成為氣密。昇降軸250是可與昇降台249一起昇降。昇降軸250是貫通副框體119的頂板251。昇降軸250貫通的頂板251的貫通孔是具有對於昇降軸250不接觸那樣的充裕。在副框體119與昇降台249之間，以能夠覆蓋昇降軸250的周圍之方式具 有伸縮性的中空伸縮體的波紋管265是為了氣密地保持副框體119而設。波紋管265是構成具有可對應於昇降台249的昇降量之充分的伸縮量，波紋管265的內徑比昇降軸250的外形充分大，在波紋管265的伸縮不會有接觸的情形。
在昇降軸250的下端是水平固定有昇降基板252。在昇降基板252的下面是經由O型環等的密封構件來氣密地安裝驅動部罩253。以昇降基板252及驅動部罩253來構成驅動部收納箱256。藉由此構成，驅動部收納箱256內部是與副框體119內的環境隔離。
並且，在驅動部收納箱256的內部是設有晶舟217的旋轉機構254，旋轉機構254的周邊是藉由冷卻機構257來冷卻。
電力供給電纜258是從昇降軸250的上端通過昇降軸250的中空部來引導至旋轉機構254而連接。又，冷卻機構257，密封蓋219是形成有冷卻流路259，在冷卻流路259連接供給冷卻水的冷卻水配管260，從昇降軸250的上端通過昇降軸250的中空部。
在昇降馬達248驅動，滾珠螺桿244旋轉之下，驅動部收納箱256會經由昇降台249及昇降軸250來昇降。
藉由驅動部收納箱256上昇，被氣密地設於昇降基板252的密封蓋219會閉塞處理爐202的開口部之爐口161，成為可晶圓處理的狀態。藉由驅動部收納箱 256下降，晶舟217會與密封蓋219一起降下，成為可將晶圓200搬出至外部的狀態。
氣體流量控制部235、壓力控制部236、驅動控制部237、溫度控制部238亦構成操作部、輸出入部，被電性連接至控制基板處理裝置100全體的主控制部239。該等氣體流量控制部235、壓力控制部236、驅動控制部237、溫度控制部238、主控制部239是構成為控制器240。
(基板處理工程)
其次，利用圖3，圖4來說明有關使用上述的基板處理裝置100在晶圓200上形成既定的膜之基板處理工程。圖4是針對適用在本發明的基板處理裝置的處理爐內的壓力變化來比較設定值及測定值的圖表。
在此本實施形態是以自第1氣體供給源180供給的氣體作為膜形成用的第1原料氣體，以自第2氣體供給源181供給的氣體作為膜形成用的第2原料氣體，以自第3氣體供給源182供給的氣體作為處理爐內淨化用的淨化氣體，來針對基板處理工程進行說明，但並非限於此，例如從第2氣體供給源182是亦可供給作為載體氣體的惰性氣體，或增加氣體供給源來供給蝕刻用的蝕刻氣體。
並且，從本實施形態的氣體供給源供給的處理氣體的具體例是例如有：含有矽原子的含矽氣體 (SiH4，Si2H6，Si3H8，SiCl4，Si2Cl6，SiHCl3，SiH2Cl5)或含鍺原子的含鍺氣體(GeH4，GeCl4)，含有碳原子的含碳原子氣體(C3H8)，含碳元素及氮元素的胺系氣體(包含乙胺，三乙胺，甲胺，正丙胺，異丙胺，丁胺，異丁胺等的胺)等。同樣，從本實施形態的氣體供給源供給的惰性氣體是除了氮(N2)氣體以外，還有Ar氣體，He氣體，Ne氣體，Xe氣體等的稀有氣體等。又，洗滌氣體是有含氯原子的含氯氣體或含有氟原子的含氟氣體等，例如可舉氯氣體(Cl2)，氯化氫(HCl)，ClF3等。
一旦保持預先被設定的片數的晶圓200之晶舟217被裝載至處理爐202內，則藉由溫度控制部238來控制的加熱器206會將處理爐202內昇溫至既定的基板處理溫度。
一旦處理爐202內昇溫至既定的基板處理溫度，則第1原料氣體會從第1氣體供給源180利用藉由氣體流量控制部235所控制的MFC183來調節流量而經由閥177至處理爐202內形成所被設定的壓力為止以既定時間供給(S401)。
一旦處理爐202內的壓力藉由第1原料氣體的供給來形成設定的壓力，則關閉閥177停止第1原料氣體的供給，淨化氣體會從第3氣體供給源182以MFC185來調節其流量後，經由閥179供給，且利用藉由壓力控制部236所控制的APC閥242來調節排氣量，將殘留於處理爐202內的第1原料氣體予以既定時間淨化(S402)。
一旦進行既定時間淨化工程，則關閉閥179停止淨化氣體的供給，第2原料氣體會從第2氣體供給源181利用藉由氣體流量控制部235所控制的MFC184來調節流量而經由閥178至處理爐202內形成所被設定的壓力為止以既定時間供給(S403)。
處理爐202內藉由第2原料氣體的供給來形成預先被設定的壓力，則關閉閥177停止第1原料氣體的供給，淨化氣體會從第3氣體供給源182以MFC185來調節其流量後，經由閥179供給，且利用藉由壓力控制部236所控制的APC閥242來調節排氣量，將殘留於處理爐202內的第2原料氣體予以既定時間淨化(S404)。
將以上的工程S401~S404設為1循環連續地處理，將此循環重複既定次數之下，於晶圓200上形成所望的膜厚。另外，亦可因應所需供給蝕刻(洗滌)氣體。
其次，利用圖5及圖6來說明有關利用上述的基板處理工程來即時控制處理爐內的壓力的情況。圖5是簡易地表示適用在本發明的基板處理裝置的周邊構成的圖面，圖6是表示有關隨適用在本發明的基板處理裝置的處理爐內的時間變化之壓力變化的圖表。
本實施形態是在處理爐202與APC閥242間的氣體排氣管231設置壓力計501來計測排氣壓力，將測定的值反饋給控制器240，藉此將流量控制訊號通知MFC183、184、185，將開度控制訊號及流量變更資訊通知APC閥242，藉此可即時控制處理爐202內的壓力。
具體而言，例如在供給第1原料氣體的工程(S401)中，第1原料氣體的供給開始之後緊接著根據來自壓力計501的壓力值，控制器240將流量控制訊號通知MFC183，以大流量來供給第1原料氣體，一旦處理爐202內的壓力接近既定的壓力值，則接受來自壓力計501的測定值之控制器240會對MFC183通知流量控制訊號，使氣體供給流量變低，控制第1原料氣體的供給量，而使處理爐202內的壓力維持成一定。
並且，在淨化第1原料氣體的工程(S402)中，淨化工程開始之後緊接著根據來自淨化氣體的壓力計501的壓力值，控制器240將流量控制訊號通知MFC185，控制成以大流量來供給淨化氣體，同樣由控制器240來對APC閥242通知開度控制訊號及流量變更訊號，控制成排氣量多，一旦處理爐內的壓力降低至既定值附近，則根據來自壓力計501的壓力值，控制器240對MFC185通知流量控制訊號，將淨化氣體供給量變更成適當的量，同樣由控制器240來對APC閥242通知開度控制訊號及流量變更資訊，控制成降低排氣量。在此，有關第2原料氣體供給工程(S403)或第2原料氣體淨化工程(S404)也進行同樣的控制，但不僅是上述的控制內容，即使依目的或條件來變更控制內容也不會有任何問題。
藉由如此將利用壓力計所測定的壓力值即反映給控制，控制氣體的供給量及來自反應爐的氣體排氣量之構成，可使根據MFC183、184、185控制之氣體供給的 流量變更及根據APC閥242控制之排氣量變更的時機同步，抑制過衝或下衝的發生。亦即，可在使MFC及APC閥連動之下抑制過衝或下衝的發生。
(本實施形態的效果)
若根據本實施形態，則可取得以下所示的1個或複數的效果。
若根據本實施形態，則可藉由即使將利用壓力計所測定的壓力值反映給控制，控制氣體的供給量及來自反應爐的氣體排氣量之構成，可使根據MFC控制之氣體供給的流量變更及根據APC閥控制之排氣量變更的時機同步，抑制過衝或下衝的發生。
又，若根據本實施形態，則可藉由縮短基板處理工程之到達處理爐內的設定壓力值的時間來縮短基板處理工程之每1循環的處理時間，其結果，可使基板處理裝置的處理能力提升。
<第2實施形態>
其次，說明有關本發明的第2實施形態。
在上述的第1實施形態是根據分批式縱型基板處理裝置來說明實施例，但在本實施形態是說明有關根據單片型基板處理裝置的實施例。
圖7是表示實施形態的基板處理裝置之單片型基板處理裝置的一例概略圖。如圖所示般，在反應室 701內設有上部開口藉由基座702所覆蓋之中空的加熱器單元718。在加熱器單元718的內部設有加熱器703，可藉由加熱器703來加熱被載置於基座702上的晶圓704。被載置於基座702上的晶圓704是例如半導體矽晶圓、玻璃等。
在反應室701外設有基板旋轉單元712，藉由基板旋轉單元712來將反應室701內的加熱器單元718旋轉，可使基座702上的晶圓704旋轉。之所以使晶圓704旋轉，是為了在成膜工程、改質工程對基板的處理可在晶圓面內迅速地均一進行。
並且，在反應室701內的基座702的上方設置具有多數的孔708之淋浴頭706。供給成膜氣體的原料供給管705及供給自由基的自由基供給管713會共通地連接至此淋浴頭706，可將成膜氣體或自由基從淋浴頭706淋浴狀地噴出至反應室701內。在此，淋浴頭706是構成同一的供給口，其係分別供給在成膜工程對晶圓704供給的成膜氣體及在改質工程對晶圓704供給的自由基。
在反應室701外設有：供給作為成膜原料的有機液體原料之成膜原料供給單元709，及作為控制成膜原料的液體供給流量的流量控制手段之液體流量控制裝置728，及將成膜原料氣化的氣化器729。設有：供給作為非反應氣體或淨化氣體的惰性氣體之惰性氣體供給單元710，及作為控制惰性氣體的供給流量的流量控制手段之MFC746。例如在晶圓200上形成HfO2膜時，成膜原料為 使用Hf-(MMP)4等的有機材料。並且，惰性氣體為使用Ar，He，N2等。設有：將設在成膜原料供給單元709的原料氣體供給管705b及設在惰性氣體供給單元710的惰性氣體供給管705a統一連接至淋浴頭706之原料供給管705。原料供給管705是在晶圓704上形成所望的膜之成膜工程，可對淋浴頭706供給第3原料氣體及惰性氣體的混合氣體。在原料氣體供給管705b，惰性氣體供給管705a是分別設置閥721、720，藉由開閉該等的閥721、720，可控制第3原料氣體及惰性氣體的混合氣體的供給。
並且，在反應室701外設有成為電漿源的反應物活化單元(遠距電漿單元)711，該電漿源是藉由來使氣體活化而形成作為反應物的自由基。在改質工程使用的自由基是在使用Hf-(MMP)4等的有機材料作為原料時，例如氧自由基為佳。這是因為藉由氧自由基，HfO2膜形成之後緊接著可效率佳地實施C或H等的雜質除去處理。而且，在洗滌工程使用的自由基是ClF3自由基為佳。在改質工程中，藉由電漿來分解例如含氧氣體(O2，N2O，NO等)後的氧自由基環境中，將使膜氧化的處理稱為遠距電漿氧化處理(RPO[remote plasma oxidation]處理)。
在反應物活化單元711的上游側設有氣體供給管737。在此氣體供給管737，供給第4原料氣體的第4原料氣體供給單元747，供給使電漿產生的氣體的第5 原料氣體的第5原料氣體供給單元748，及供給第6原料氣體的第6原料氣體供給單元749會經由供給管752、753、754來連接，而可對反應物活化單元711供給在改質工程使用的氣體，及在洗滌工程使用的氣體。在第4原料氣體供給單元747，第5原料氣體供給單元748，及第6原料氣體供給單元749是設有作為控制各氣體的供給流量的流量控制手段之質量控制器755、756、757。在供給管752、753、754分別設置閥758、759、760，藉由開閉該等的閥758、759、760，可控制第4、第5、第6各原料氣體的供給。
在反應物活化單元711的下游側設有連接至淋浴頭706的自由基供給管713，可在改質工程或洗滌工程，對淋浴頭706供給氧自由基或氟化氯自由基。並且，在自由基供給管713設置閥724，藉由開閉閥724，可控制自由基的供給。
在反應室701設有排氣口707a，該排氣口707a是連接至排氣管707，該排氣管707是連通至除害裝置(未圖示)。在排氣管707是設置有用以回收成膜原料的原料回收池(trap)716。此原料回收池716是在成膜工程及改質工程共用。在原料回收池716的下游設有APC閥715，進行排氣量的調整，調整反應室701內的壓力。以前述排氣口707a及排氣管707來構成排氣路線。
並且，在原料氣體供給管705b及自由基供給管713分別設有被連接至設在排氣管707的原料回收池 716之原料氣體旁通管714a及自由基旁通管714b(亦有時將該等簡稱為旁通管714)。在原料氣體旁通管714a及自由基旁通管714b分別設置閥722、723。藉由該等閥的開閉，在成膜工程對反應室701內的晶圓704供給成膜氣體時，在改質工程使用的自由基的供給是不停止地以旁通反應室701的方式經由自由基旁通管714b，原料回收池716來排氣。並且，在改質工程對晶圓704供給自由基時，在成膜工程使用的成膜氣體的供給是不停止地以旁通反應室701的方式經由原料氣體旁通管714a，原料回收池716來排氣。
而且，設有控制器725，其係藉由控制前述閥720~724的開閉等，將成膜工程及改質工程控制成連續複數次重複，該成膜工程是在反應室701內在晶圓704上形成所望的膜，該改質工程是藉由利用反應物活化單元711的電漿處理來除去在成膜工程形成的所望的膜中的特定元素等的雜質。
在此，控制器725是與第1實施形態同樣，具有氣體流量控制部235，壓力控制部236，驅動控制部237，溫度控制部238，主控制部239，且被電性連接至液體流量控制裝置728，MFC746、755、756、757及APC閥715。
在此利用圖8及圖9來說明有關第2實施形態的壓力控制。
圖8是簡易地表示適用在本發明的第2實施形態的基 板處理裝置的周邊構成的圖面，圖9是針對適用在本發明的第2實施形態的基板處理裝置的處理爐內的壓力變化來比較設定值及測定值的圖表。控制器725是將流量控制訊號通知液體流量控制裝置728及MFC746、755、756、757，藉此控制氣體流量，且從設在反應室701與APC閥715之間的壓力計801接受壓力測定值，將開度控制訊號及流量變更資訊通知APC閥715，藉此使反應室701內的壓力可維持於所望的壓力值。
亦即，以液體流量控制裝置728來流量控制從成膜原料供給單元709供給的液體原料，使氣化於氣化器729。氣化後的原料氣體是經由淋浴頭706來朝晶圓704上供給，持續供給至形成預先被設定的值之壓力值為止(S901)。在氣化後的原料氣體供給之下，反應室701內的壓力會成為預先被設定的壓力值，一旦經過既定的時間，則藉由設在反應室701的氣體排氣管707來排氣，且從惰性氣體供給單元710供給惰性氣體，淨化被供給至反應室701內之氣化後的原料氣體(S902)。一旦氣化後的原料氣體被淨化，則從第4氣體供給單元747供給的氣體會藉由反應物活化單元711來活化作為含自由基的氣體經由淋浴頭706朝反應室701內供給，供給至反應室701內成為預先被設定的壓力值為止(S903)。
藉由含自由基的氣體，反應室701內會成為既定的壓力值，一旦經過既定的時間，則再度藉由氣體排氣管707來排氣，且從惰性氣體供給單元710供給惰性氣體，淨化 被供給至反應室701內之含自由基的氣體(S904)。
在此，與第1實施形態同樣，第2實施形態也是在供給第1原料氣體的工程(S901)中，第1原料氣體的供給開始之後緊接著根據來自壓力計801的壓力值，控制器725將流量控制訊號通知液體流量控制裝置728，以大流量供給原料氣體，一旦反應室701內的壓力接近既定的壓力值，則接受來自壓力計801的測定值之控制器725會對液體流量控制裝置728通知流量控制訊號。使氣體供給流量變低，控制第1原料氣體的供給量，而使反應室701內的壓力維持成一定。
並且，在淨化第1原料氣體的工程(S902)中，淨化工程開始之後緊接著根據來自壓力計801的壓力值，控制器725將流量控制訊號通知MFC746，控制成以大流量來供給惰性氣體，同樣由控制器725來對APC閥715通知開度控制訊號及流量變更訊號，控制成排氣量多，一旦處理爐內的壓力降低至既定值附近，則根據來自壓力計801的壓力值，控制器725對MFC746通知流量控制訊號，將淨化氣體供給量變更成適當的量，同樣由控制器725來對APC閥715通知開度控制訊號及流量變更資訊，控制成降低排氣量。在此，有關第2原料氣體供給工程(S903)或第2原料氣體淨化工程(S904)也進行同樣的控制，但不僅是上述的控制內容，即使依目的或條件來變更控制內容也不會有任何問題。
(本實施形態的效果)
若根據上述的第2實施形態，則可取得與第1實施形態同樣的效果。
<本發明的其他的實施形態>
以上，具體說明本發明的實施形態，但本發明並非限於上述的實施形態，亦可在不脫離其主旨的範圍實施各種的變更。
例如，本發明的第1實施形態是說明有關分批式的縱型裝置，但亦可為分批式的橫型裝置，或處理爐複數存在的縱型或橫型的基板處理裝置。
同樣，第2實施形態是說明有關利用電漿來進行基板處理的基板處理裝置，但並非限於此，亦可在不利用電漿的單片型基板處理裝置進行，又，單片型基板處理裝置是可為一片一片處理晶圓的單片裝置，或以複數片分批處理的多片裝置。
<本發明的理想形態>
以下，附記有關本發明的理想形態。
(附記1)
一種使用基板處理裝置之半導體裝置的製造方法，該基板處理裝置係具備：處理基板的處理室，及調整處理氣體原料的供給流量之流量控制裝置，及計測壓力的壓力檢測器，及調整前述處理室內壓力的壓力調整器，及至少連 接至前述壓力檢測器、前述壓力調整器及前述流量控制裝置，按照藉由前述壓力檢測器所檢測出的壓力值來控制前述壓力調整器及前述流量控制裝置的控制部，其特徵係具有：經由流量控制裝置來對前述處理室內的基板供給至少第1處理氣體之工程；供給前述第1處理氣體的工程後，供給淨化前述處理室內的淨化氣體之第1淨化工程；前述第1淨化工程後，至少供給第2處理氣體之工程；及供給前述第2處理氣體的工程後，供給淨化前述處理室內的淨化氣體之第2淨化工程。
(附記2)
一種使用基板處理裝置之基板處理方法，該基板處理裝置係具備：處理基板的處理室，及調整處理氣體原料的供給流量之流量控制裝置，及計測壓力的壓力檢測器，及調整前述處理室內壓力的壓力調整器，及至少連接至前述壓力檢測器、前述壓力調整器及前述流量控制裝置，按照藉由前述壓力檢測器所檢測出的壓力值來控制前述壓力調整器及前述流量控制裝置的控制部，其特徵係具有：經由流量控制裝置來對前述處理室內的基板供給至少第1處理氣體之工程；供給前述第1處理氣體的工程後，供給淨化前述處理 室內的淨化氣體之第1淨化工程；前述第1淨化工程後，至少供給第2處理氣體之工程；及供給前述第2處理氣體的工程後，供給淨化前述處理室內的淨化氣體之第2淨化工程。
(附記3)
一種基板處理裝置，係具有：處理室，其係處理基板；氣體供給源，其係對前述處理室內供給處理氣體；氣體供給部，其係具備可改變自前述氣體供給源供給的氣體的流量之氣體流量控制裝置；排氣管，其係將自前述氣體供給部供給至前述處理室內的氣體予以排氣；壓力檢測器，其係設於前述處理室與前述排氣管之間，測定壓力；壓力調整器，其係調整前述處理室內的壓力；及控制部，其係至少連接至前述氣體流量控制裝置及前述壓力檢測器以及前述壓力調整器，按照前述壓力檢測器的測定值來控制前述氣體流量控制裝置及前述壓力調整器。
183、184‧‧‧MFC
202‧‧‧處理爐
240‧‧‧控制器
242‧‧‧APC閥
501‧‧‧壓力計

Claims (8)

  1. 一種半導體裝置的製造方法，其特徵係具有：在處理室內搬送基板之工程；從第1處理氣體供給部經由流量控制部來供給第1處理氣體至前述處理室內而形成第1膜之工程；一旦至少前述第1處理氣體被供給至前述處理室內，則藉由壓力檢測器來檢測出排氣壓力，將顯示檢測出的前述排氣壓力的訊號通知控制部之工程；一旦顯示前述排氣壓力的訊號通知前述控制部，則前述控制部係控制前述壓力調整器及前述流量控制裝置，將前述排氣壓力控制成既定的壓力之工程；在形成前述第1膜後，由淨化氣體供給部來供給淨化前述處理室內的環境的淨化氣體之第1淨化氣體供給工程；及一旦藉由前述第1淨化氣體供給工程來淨化前述處理室內的環境，則從第2處理氣體供給部經由前述流量控制部來供給第2處理氣體至前述處理室內，形成第2膜之工程。
  2. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置的製造方法，其中，前述控制部係於前述第1處理氣體被供給至前述處理室內時從前述壓力檢測器通知的排氣壓力為第1壓力以上時控制前述流量控制裝置來使前述第1處理氣體的供給流量降低，且控制前述流量控制裝置，而使能夠供給前述淨化氣體至前述處理室來進行前述第1淨化。
  3. 如申請專利範圍第2項之半導體裝置的製造方法，其中，前述控制部係於前述第2處理氣體被供給至前述處理室內時從前述壓力檢測器通知的排氣壓力為第2壓力以上時控制前述流量控制裝置來使前述第2處理氣體的供給流量降低，且控制前述流量控制裝置，而使能夠供給前述淨化氣體至前述處理室來進行前述第2淨化。
  4. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置的製造方法，其中，前述流量控制裝置為質量控制器。
  5. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置的製造方法，其中，前述壓力調整器為APC閥。
  6. 一種基板處理方法，其特徵係具有：在處理室內搬送基板之工程；從第1處理氣體供給部經由流量控制部來供給第1處理氣體至前述處理室內而形成第1膜之工程；一旦至少前述第1處理氣體被供給至前述處理室內，則藉由壓力檢測器來檢測出排氣壓力，將顯示檢測出的前述排氣壓力的訊號通知控制部之工程；一旦顯示前述排氣壓力的訊號通知前述控制部，則前述控制部係控制前述壓力調整器及前述流量控制裝置，將前述排氣壓力控制成既定的壓力之工程；在形成前述第1膜後，由淨化氣體供給部來供給淨化前述處理室內的環境的淨化氣體之第1淨化氣體供給工程；及一旦藉由前述第1淨化氣體供給工程來淨化前述處理 室內的環境，則從第2處理氣體供給部經由前述流量控制部來供給第2處理氣體至前述處理室內，形成第2膜之工程。
  7. 一種基板處理裝置，其特徵係具備：處理室，其係處理基板；第1處理氣體供給部，其係供給用以在前述基板上形成第1膜的第1處理氣體；第2處理氣體供給部，其係供給用以在前述第1膜上形成第2膜的第2處理氣體；淨化氣體供給部，其係供給淨化前述處理室內的環境的淨化氣體；流量控制裝置，其係調整前述第1處理氣體、第2處理氣體或淨化氣體的各供給流量；排氣裝置，其係將被供給至前述處理室內的氣體予以排氣；壓力檢測器，其係設於前述排氣部，檢測出排氣壓力；壓力調整器，其係調整前述處理室內的壓力；及控制部，其係至少連接至前述壓力檢測器及前述壓力調整器以及前述流量控制裝置，按照藉由前述壓力檢測器所檢測出的壓力值來控制前述壓力調整器及前述流量控制裝置。
  8. 如申請專利範圍第7項之基板處理裝置，其中，前述壓力檢測器係一旦檢測出前述處理室內的壓力，則將 前述檢測出的處理室內的壓力通知前述控制部，前述控制部係按照藉由前述壓力檢測器所通知的訊號來控制前述壓力調整器及前述流量控制裝置，將前述處理室內的壓力控制成既定的壓力。
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